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聚合硫酸鐵是一種大有前途的無機(jī)高分子絮凝劑, 其生產(chǎn)成本不及堿式氯化鋁的一半,而其絮凝效果卻比堿式氯化鋁更加優(yōu)越,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。雖然當(dāng)前我國各大自來水廠還都選用堿式氯化鋁作為凈水劑,但是可以預(yù)料,不久的將來聚合硫酸鐵必將取代堿式氯化鋁,在水的凈化方面發(fā)揮更重要的作用。這是因?yàn)閲H上已經(jīng)普遍限制鋁系絮凝劑的作用(據(jù)稱鋁對(duì)人體健康有害),而且聚合硫酸鐵的性能優(yōu)越、價(jià)格低廉、無毒無害、生產(chǎn)原料來源廣泛、生產(chǎn)過程溫和、易于控制、可利用酸洗廢液及鈦白粉生產(chǎn)廢料等為原料生產(chǎn),總之用聚合硫酸鐵作為凈水劑所產(chǎn)生的社會(huì)效益是不可估量的。

聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法主要可分為三類,即直接氧化法、轉(zhuǎn)換氧化法和催化氧化法。雖然這些方法從動(dòng)力學(xué)的角度來考察都是可行的,但從經(jīng)濟(jì)角度來考察卻不一定合算。以較低的成本、較快的速度和較少的污染,生產(chǎn)出較高品質(zhì)的產(chǎn)品,使較終的綜合效果較佳,這才是科研和生產(chǎn)的較終目標(biāo)。

采用直接氧化法或轉(zhuǎn)換氧化法生產(chǎn)聚合硫酸鐵,都需要消耗大量的氧化劑及過量的酸或堿,生產(chǎn)成本過高,產(chǎn)品質(zhì)量(主要包括鹽基度和總鐵含量)差,加之生產(chǎn)過程中由氧化劑等引進(jìn)的金屬鹽等殘留物的分離費(fèi)用較高,不分離又將影響產(chǎn)品的質(zhì)量,所以難以工業(yè)化生產(chǎn) 。目前,國內(nèi)外生產(chǎn)聚合硫酸鐵普遍采用催化氧化法,并且毫無例外地都選用NaNO2或HNO3等作為催化劑。 催化氧化法雖然簡(jiǎn)單易行,但氧化時(shí)間過長(如以1.5%NaNO2為催化劑,反應(yīng)時(shí)間長達(dá)17h)設(shè)備 效率低,而且氧化過程常常放出大量氮的氧 化物,污染了環(huán)境。另外,以往生產(chǎn)聚合硫酸鐵的各種方法對(duì)酸度都存在很大的依賴性(酸的投加量必須很大才能保證較終的產(chǎn)品混合物中不出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀,而酸的投加量增大必然降低產(chǎn)物聚合硫酸鐵的鹽基度),致使產(chǎn)品的鹽基度受到很大的制約。為了克服這些矛盾和困難,

在廣州市科委的資助下,作者在對(duì)聚合硫酸鐵的生成機(jī)理進(jìn)行了認(rèn)真的分析之后,通過大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),終于配制出一種改性劑CP—2,并發(fā)明了一種全新的聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝。按照這種生產(chǎn)新技術(shù),只需向反應(yīng)系統(tǒng)添加很少量的改性劑,就可以顯著地提高反應(yīng)速度,反應(yīng)可在1h內(nèi)結(jié)束,并在保證較終混和物中不出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀的前提下減少硫酸用量,使聚合硫酸鐵的鹽基度達(dá)到了20%以上。該過程反應(yīng)溫和,改性劑為普通的化工原料,價(jià)格低、用量少,生產(chǎn)成本比以往介紹的各種生產(chǎn)方法都更低,且基本消除了尾氣的污染。很多文獻(xiàn)認(rèn)為,聚合硫酸鐵的鹽基度不能太高,鹽基度越高,產(chǎn)品越不穩(wěn)定。我們采用該種新技術(shù)生產(chǎn)的聚合硫酸鐵,鹽基度高達(dá)20.68%,產(chǎn)品靜置了一年多而沒有明顯變化,可見我們配制的改性劑CP—2還大大地增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)工藝比較,采用該工藝制作聚合硫酸鐵,不僅產(chǎn)品質(zhì)量(鹽基度、總鐵含量、亞鐵含量大大提高,反應(yīng)速度加快,生產(chǎn)成本降低,而且使設(shè)備效率提高了40%以上。如果通過該工藝來生產(chǎn)固體聚合硫酸鐵,更可節(jié)省能耗45%以上。